KR20120023723A - 철강 중 산소 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

철강 시료를 흑연 도가니에 넣어 불활성 가스 중에서 가열 융해하고, 발생한 일산화탄소 또는 이산화탄소 중 어느 하나 혹은 양쪽의 적외선 흡수도로부터 이 시료 중의 산소 농도를 측정하는 방법에 있어서, 고정밀도이고 또한 신속한 분석을 실현하도록, 시료 표면의 산화 피막을 제거, 청정화하는 전처리로서 진공 아크 플라즈마 처리를 아크 플라즈마 방전 개시 시의 진공도를 5?35Pa 또한 아크 플라즈마 출력 전류를 15?55A로 하는 조건 하에 있어서, 용강으로부터 채취한 강괴에 대하여, 높이 1.5?7㎜, 표면적(S)과 체적(V)의 비(S/V)가 1.05?1.30이 되도록 기계 가공하여 얻은 소편을 시료로 하고, 상기 아크 플라즈마 방전을 상기 시료에, 합계 4회 이하이며, 또한 합계 처리 시간으로서 0.2초 이상 1.2초 이하 실시한 후, 이 시료를 대기와 접촉시키지 않고, 직접, 분석 시의 온도보다도 높은 온도에서 가열, 청정화한 후, 분석하는 온도로 낮추어 대기시킨 흑연 도가니에 투입한다.

Description

철강 중 산소 분석 방법{METHOD FOR ANALYZING OXYGEN IN STEEL}
본 발명은, 제강 조업에 있어서, 정련 도중의 용강의 일부를 채취한 것이 응고하여 이루어지는 강괴를 기계 가공함으로써 성분 분석용 시료를 제작한 후, 시료 중에 함유되는 원소 농도를 분석하고, 분석 결과를 참조하여 그 용강의 성분 조정 조작에 반영시키는 일련의 공정에 적용가능한, 고정밀도이고 또한 신속한 산소 분석 방법에 관한 것이다.
최근의 철강 제품의 고강도화, 고품질화 지향을 반영하여, 철강 중에 생성되는 개재물의 종류, 조성, 형태를 제어하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 예를 들면, 고강도 라인 파이프에서는, 사용 환경 하에 있어서의 수소 유기 균열을 회피하기 위해서, 균열 기점이 되는 개재물의 생성을 억제하기 위해, 정련의 최종 공정에서 Ca를 첨가하고, S를 CaS로 하여 고정화하거나, Ca?Al 복합 개재물화한다. 또한, 베어링 재료 등에 적용되는 고청정 강에서는, 개재물량 자체를 극도로 저감시킬 필요가 있다. 전자의 경우, Ca 첨가량은 용강 중 산소 농도에 따라서 적정화가 필요하고, 후자의 경우, 산소 농도 그 자체가 재료 특성의 지표가 될 수 있다. 따라서 정련 도중의 용강에 있어서 산소 농도를 고정밀도로 분석하는 것은, 이후, 철강 제품의 고성능화를 받치는 생산 기술 상, 중요한 과제로 위치지어진다.
한편, 철강 재료에서는, 원하는 성능을 얻기 위해서 강 중에 각종 원소를 적정량 첨가하는 합금 설계를 행하고 있고, 그 설계에 의거하여 동일 성능을 가지는 강을 실제조할 때는, 제강 공정에서의 용제 시에 각 원소의 농도를 어느 일정한 범위 내로 관리함으로써, 제품 성능의 안정화를 도모하고 있다. 또한, 정련 중에 용강 성분의 분석을 행하여, 목적으로 하는 원소의 농도를 확인하고, 그 결과를 봐서 적절히 성분 조정을 행하고 있으므로, 정확한 분석 결과뿐만 아니라, 분석치 판명까지 기다리는 것에 기인한 생산량 저감이나 에너지 로스를 회피하는 관점에서, 신속한 분석이 불가결하다.
이 때문에, 각종 원소를 첨가하여 원하는 성능을 가지는 강을 제조하는 제강 공정에 있어서의 정련 도중에, 함유하는 원소의 농도를 신속하고 또한 정밀도 좋게 분석할 수 있으면, 그 분석 결과를 바탕으로 하여, 적절한 성분 조정을 행함으로써, 안정된 성능을 가지는 강을, 저비용으로 또한 저환경 부하에서 제조하는 것이 가능해진다.
강 중의 산소 농도는 몇ppm?몇백ppm이며, 이러한 농도 영역에 있어서 산소 농도를 정확하게 분석하기 위해서, 불활성 가스 중 가열 융해?적외선 흡수법을 동작 원리로 하는 산소 분석 장치가 유일하게 적용되고 있다. 그러나, 분석 시료를 얻기 위해서는, 강괴로부터 소정 치수로 기계 가공하여 시료를 제작한 후, 시료 표면의 산화 피막을 제거하는 목적으로, 화학 연마, 전해 연마 혹은 그라인더나 줄(file) 등을 이용한 연삭 등의 전처리를 실시할 필요가 있었다. 이러한 가공, 전처리는, (1) 조작이 번잡하여, 시간을 요하고, (2) 시료나 처리, 작업자마다 산화 피막의 제거 정도가 달라, 분석치에 편차가 있고, (3) 산화 피막이 제거된 시료 표면은 곧 재산화하여, 분석치가 높아지기 때문에, 충분한 신속성 및 분석 정밀도를 확보할 수 없어, 정련 도중의 용강의 산소 분석 방법으로서 적용하는 것이 곤란했다.
특허문헌 1에서는, 저온에서의 예비 가열을 실시하여 시료 표면의 산화 피막을 제거함으로써, 시료의 전처리부터 분석까지의 토탈 분석 시간을 3분으로 하는 미량 산소 분석 방법이 개시되어 있다. 그러나, 전처리에 있어서의 벨트 연마 처리나 예비 가열에 있어서의 탈산 반응의 재현성이 높지 않으므로, 분석치에 편차가 생기므로, 종래법과 비교하여, 반드시 분석 정밀도가 개선되는 것은 아니라는 문제가 있다. 또한, 벨트 연마에 적용가능한 시료 형상으로 기계 가공하는 시간을 필요로 하기 때문에, 정련 도중의 용강의 산소 분석 방법으로서 적용하는 것은 불가능하다.
또한, 특허문헌 2에서는, 예비 처리실로부터 직접 흑연 도가니를 가지는 가열실에 시료를 낙하시켜서 분석하는 것을 특징으로 하는 금속 중 미량 산소의 분석 방법 및 장치가 개시되어 있다. 그러나, 예비 처리 방법으로서, 불활성 가스 스퍼터링을 적용하고 있으므로, 예비 처리실에 시료를 도입한 후, 스퍼터링 가능한 분위기로 가스 치환하기 위해서, 일단, 고진공으로 배기하는 시간을 필요로 한다. 상기 공보에는, 전처리를 포함한 분석 시간은 개시되어 있지 않지만, 정련 도중의 용강의 산소 분석 방법으로서 적용하는 것이 불가능한 것은 명백하다.
일본국 특허공개 평 06-148170호 공보 일본국 특허공개 평 10-073586호 공보 일본국 특허공개 2002-328125호 공보 일본국 특허공개 평 10-311782호 공보
본 발명을 검토하는데 있어, 재료 특성 및 정련 공정 상의 요청을 정밀히 조사한 결과, 정련 도중의 용강의 산소 분석에 요구되는 분석치의 정밀도, 분석에 요하는 시간은 다음과 같은 것이 판명되었다.
(1) 분석치의 정밀도
산소 함유량 50ppm 이하의 강에 대하여, 오차가 ±2ppm 이내로 들어가는 것. 바람직하게는 오차가 ±1ppm에 들어가는 것.
(2) 분석에 필요로 하는 시간
강괴 시료를 수취하고 나서, 시료 가공, 청정화 전처리를 거쳐, 분석에 의해 산소 농도가 판명될 때까지의 시간(이하, 「분석 소요 시간」으로 칭한다)은, 5분 이하. 바람직하게는 4분 이하.
종래 기술에서는 이들 정밀도, 시간에 대한 요구를 만족시키는 고정밀도이고 또한 신속한 분석이 불가능했다.
여기서, 본 발명은, 상기의 요구를 만족하는 고정밀도이고 또한 신속한 정련 도중의 용강의 산소 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 다양한 검토를 거듭한 결과, 간편하고 또한 신속한 시료 가공 방법과, 신속하고 또한 재현성이 높은 시료 전처리 방법, 고정밀도의 분석 방법을 조합, 나아가 각각의 조건을 최적화함으로써, 정련 도중의 용강의 산소 분석에 적용가능한 고정밀도이고 또한 신속한 산소 분석 방법을 찾아내고, 이하의 본 발명을 완성시키는데 이르렀다.
(1) 철강 시료를 흑연 도가니에 넣어 불활성 가스 중에서 가열 융해하고, 발생한 일산화탄소 또는 이산화탄소 중 어느 하나 혹은 양쪽의 적외선 흡수도로부터 상기 시료 중의 산소 농도를 측정하는 방법으로서, 이 시료 표면의 산화 피막을 제거, 청정화하는 전처리로서 진공 아크 플라즈마 처리를 아크 플라즈마 방전 개시 시의 진공도를 5Pa이상 35Pa이하 또한, 아크 플라즈마 출력 전류를 15A이상 55A이하로 하는 조건 하에 있어서, 용강으로부터 채취한 강괴에 대하여, 높이 1.5㎜이상 7㎜이하, 표면적(S)과 체적(V)의 비(S/V)가 1.05이상 1.30이하가 되도록 기계 가공하여 얻은 소편을 시료로 하여, 상기 아크 플라즈마 방전을 상기 시료에, 합계 4회 이하이며, 또한 합계 처리 시간으로서 0.2초 이상 1.2초 이하 실시한 후, 이 시료를 대기와 접촉시키지 않고, 직접, 분석 시의 온도보다도 높은 온도로 가열, 청정화한 후, 분석하는 온도로 낮추어 대기시킨 흑연 도가니에 투입하는 것을 특징으로 하는 철강 중 산소 분석 방법.
본 발명에 의해, 제강 조업에 있어서, 정련 도중의 용강으로부터 응고괴를 채취하고, 기계 가공에 의해 성분 분석용 시료를 제작한 후, 시료 중에 함유되는 원소 농도를 분석하고, 분석 결과를 참조하여 그 용강의 성분 조정 조작에 반영시키는 일련의 공정에 적용가능한, 고정밀도이고 또한 신속한 산소 분석이 가능해진다. 이에 따라, 용강의 산소 농도에 따라서 정련 조건을 조정할 수 있게 되고, 특히, 강 중 개재물의 존재량, 형태, 조성 등이 성능을 지배하는 라인 파이프용 강, 베어링 강 등의 고급강의 안정 제조 실현으로 이어진다.
도 1은 본 발명의 철강 중 산소 분석 설비를 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 철강 중 산소 분석 방법의 최선의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 본 발명의 철강 중 산소 분석 장치를 모식적으로 도시한다. 본 발명에서 조합하는 요소 기술 중, 신속하고 또한 재현성이 높은 시료 전처리 방법으로서, 진공 아크 플라즈마 처리를 선택했다. 예를 들면, 특허문헌 3에 개시된 금속 중 성분 분석용 시료의 조정 방법 및 장치를 적용하면 된다. 미리 진공으로 유지한 시료 전처리 장치(1) 내에, 격리 밸브(4)를 통하여, 진공도를 거의 변화시키지 않고, 처리전 시료 투입구(3)로부터 시료를 삽입할 수 있다. 그 후, 진공 아크 플라즈마 처리에 의해, 시료 표면의 산화 피막을 몇초에 제거한다. 상기 장치에서는, 시료를 자동 반송하기 때문에, 시료 형상을 원주 또는 블록(직방체)으로 한정한다. 시료는, 시료대에 재치하여 처리하므로, 시료대와 접하는 면은 처리되지 않는다. 여기서, 시료를 반전시켜서 처리할 필요가 있다. 즉, 하나의 시료에 대하여, 적어도 2회는 방전할 필요가 있다. 방전 횟수가 증가하면, 시료가 장시간 가열되게 되고, 일단, 산화 피막 제거된 시료 표면은 다시 산화되어버린다. 따라서, 시료 표면의 산화 피막을 확실하고, 정확하게 또한 재현성 좋게 제거하고, 정련 조업상 필요한 분석 정밀도를 확보하기 위해서, 하기의 조건에서 아크 플라즈마 처리할 필요가 있다.
(1) 진공도:5Pa이상 35Pa이하. 진공 아크 플라즈마에 의한 시료 표면 산화 피막 제거 반응은 진공도가 높을수록 촉진되는데, 35Pa를 초과하면, 시료 온도 상승에 따른 재산화 반응이 현저해지므로 바람직하지 않다. 한편, 5Pa보다 낮으면, 산화 피막 제거 반응 자체가 진행하지 않게 되므로, 바람직하지 않다. 따라서, 최적의 진공도가 존재한다.
또한, 처리 시에 진공도가 일정치로 유지되도록, 진공 배기 밸브와 가스 도입 밸브의 개폐를 제어하는 압력 제어 기구를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
(2) 아크 플라즈마 출력 전류 : 15A이상 55A이하로 한다.
(3) 처리 시간: 후술하는 바와같이, 하나의 시료에 대하여, 합계의 처리 시간은 0.2초 이상 1.2초 이하로 한다.
(4) 처리 횟수: 후술하는 바와 같이, 하나의 시료에 대하여, 합계의 처리 횟수는 4회 이하로 한다.
처리 후의 시료는, 대기와 접촉시키지 않고, 분석 장치(2)에 배치한 전처리가 끝난 시료 투입구(5)를 통하여, 최종적으로 흑연 도가니에 투입한다. 시료 전처리 쳄버와 분석 장치의 시료 투입구는 진공 또는 불활성 가스로 내부를 치환한 연결관(8)으로 연결한다. 불활성 가스종으로는, 공기와의 비중차를 고려하여, 연결 관 내를 확실하게 가스 치환하고, 처리 후의 시료의 재산화를 방지하는 관점, 나아가 경제적인 관점에서, Ar이 바람직하다. 특허문헌 3에 개시된 장치 구성에서는, 전처리가 끝난 시료는 내보내진 후, 다른 산소 분석 장치로 이송된다. 그러나, 본 발명의 목적에서는 신속성이 요구되므로, 시료 전처리 장치(1)와 산소 분석 장치(2)를, 각각 연직 상하에 배치하고, 연결관(8) 내를 자유 낙하시켜서, 시료를 이송하는 방법, 즉 도 1과 같은 장치 구성을 채용했다.
이 본 발명의 장치 구성에서는, 산소 분석 장치(2)가 바닥면에 가까운 위치에 배치되고, 분석 장치(2) 내부의 청소가 가스 중의 불순물 흡착제의 교환 등, 장치의 유지 관리 작업에 지장을 초래한다. 여기서, 가대(架臺)(6)에 실린 장치 전체를 리프터(7)에 재치하여 승강 가능하게 하고, 당해 작업 시에는 장치 전체를 올려, 작업성을 확보했다. 이 리프터(7)의 구동 방식은 특별히 상관없지만, 장치 전체로는 상당한 중량이므로, 조작성의 관점에서, 자동 유압식이 바람직하다. 또한, 리프터(7)의 가동부는 신축가능한 재료로 덮어, 작업자가 끼이지 않도록 안전성을 배려한 구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 연결한 산소 분석 장치(2)가 고장나서 사용할 수 없는 경우나, 분석 대기의 전처리가 끝난 시료를 다른 산소 분석 장치에서 분석하는 경우에 대비하여, 시료 전처리 장치(1)와 산소 분석 장치(2)의 연결관(8) 도중에, 전처리가 끝난 시료의 취출구(9)를 형성한다.
본 발명에서 조합하는 요소 기술 중, 용강으로부터 채취한 강괴보다 간편하고 또한 신속하게 분석 시료를 얻는 방법으로서, 용강으로부터 채취한 강괴를 절단하여 제작한 높이(두께)가 1.5㎜이상 7㎜이하의 슬라이스에 대하여, 구멍을 뚫은 원기둥상 소편(小片)을 시료로서 이용한다. 구체적으로는, 예를 들면, 특허문헌 4에 개시된 분석 시료의 조정 방법 및 장치를 적용하면 된다. 시료 표면의 산화 피막을 확실하고, 정확하게 또한 재현성좋게 제거하기 위해서는, 시료 저면의 직경과 높이로부터 계산되는 표면적(S)과 체적(V)의 비(S/V)가, 하기 식(1)을 만족하는 형상을 확보할 필요가 있다.
1.05≤S/V≤1.30 (1)
그 이유는 현시점에서 충분히 해명되어있지 않지만, 전극 형상 등 아크 처리부의 형상에 의존하고, 아크 플라즈마의 공간 분포에 있어서 효율적인 처리에 적합한 위치가 한정되는 것에 대응하는 것으로 추측된다.
본 발명에서 조합하는 요소 기술 중, 고정밀도인 강 중 산소 분석 방법으로서, 불활성 가스 중 가열 융해?적외선 흡수법을 동작 원리로 하는 산소 분석 장치를 선택했다. 이 분석법에서는, 시료 홀더와 시료의 탈산 반응제(탄소) 공급원을 겸하는 흑연 도가니를 사용한다.
분석에 앞서, 도가니 표면에 흡착한 산소나 오염을 제거하기 위해서, 분석 시보다도 조금 높은 온도로 도가니만을 미리 가열하는, 소위 「빈 담금질」처리를 실시한다. 「빈 담금질」처리에 의해, 흑연 도가니로부터 발생하는 산소, 일산화탄소 혹은 이산화탄소가 분석치를 변동시키는 영향을 저감시킬 수 있다. 시판의 산소 분석 장치에서 강 중의 산소를 분석할 때는, 통상, 도가니, 즉 시료를 1800℃?2200℃ 정도의 온도로 가열한다. 본 발명에서 요구되는 높은 분석 정밀도를 실현하기 위해서는, 예를 들면, 분석 시의 온도보다도 100℃ 이상 높은 온도에서, 또한, 15초 이상 가열하면 좋다.
또한, 시판의 산소 분석 장치에서는, 우선, 분석 장치 내에 시료를 넣고, 시료 주변의 분위기를 캐리어 가스인 헬륨 가스로 치환하는 사이에, 도가니의 교환, 전극의 청소 및 「빈 담금질」처리를 실시한다. 따라서, 시료를 투입하고 나서 분석치가 판명될때까지, 비교적 장시간을 요한다. 도가니의 교환 및 전극의 청소, 또한 「빈 담금질」처리를 앞서 실시시켜, 분석 장치가 분석가능한 상태에서 청정화 전처리한 시료를 투입함으로써, 요구되는 분석 소요 시간에 따른 신속화를 실현시킬 수 있다.
통상, 산소 분석에 있어서, 검출한 가스량을 시료 중의 산소 농도로 변환하기 위해서, 시료 중량을 정밀하게 칭량할 필요가 있다. 진공 아크 플라즈마 처리 전후에서의 시료 중량 변화를 평가한 결과, 시료의 형상이나 표면 산화 정도에 따라 다소 편차는 있지만, 기껏해야 1mg 정도의 감량이므로, 시료 중량 0.5?1.0g에 대해서는 실용상 무시할 수 있는 정도의 오차밖에 부여되지 않는 것이 판명되었다. 여기서, 본 발명을 실시할 때는, 기계 가공하여 얻은 후에 미리 칭량한 분석 시료를, 진공 아크 플라즈마 처리하여, 대기와 접촉시키지 않고, 그대로 산소 분석 장치에 삽입하는 것으로 했다.
실시예
(실시예 1)
일본 철강 인증 표준 물질(JSS)의 강 중 가스 분석용 관리 시료 GS?3c(함유 농도 [○]:34.6ppm), GS?5c(함유 농도 [○]:125ppm)를 기계 가공하여, 원기둥 형상의 분석 시료(S/V:1.07?1.60)로 했다. 단, 후자의 시료는 검량선 작성에만 사용했다. 중량을 칭량한 후, 진공 아크 플라즈마 처리가능한 시료 전처리 장치(에스텍주식회사 제, 형식:AP1)에서 전처리한 후, Ar 퍼지 분위기에서 시료를 이송하고, 산소 분석 장치(LECO주식회사 제, 형식:TCH?600)에 투입하여, 시료 중의 산소 농도를 분석했다. 또한, 도가니의 「빈 담금질」처리 시 및 분석 시의 인가 전력은 각각 5.0kW(약 2200℃ 상당), 4.0kW(약 2000℃ 상당)으로 하고, 2회의 측정치의 평균을 분석치로 했다. 또한, 진공 아크 플라즈마 처리는, 각각, 특별히 양해를 얻은 각 조사 조건을 제외하고, 다른 조건을 이하와 같이 통일하여 [○] 분석을 행했다.
방전 개시 시 진공도:20Pa
처리 시간:0.4초
출력 전류:30A
합계 처리 횟수:2회(시료 표리면에 대하여 각 1회)
또한, 진공 아크 플라즈마 처리에 있어서, 시료에 대하여 방전을 실시하기 전에, 시료를 대피시킨 상태에서 방전시키는, 「클리닝 방전」을 실시했다. 클리닝 방전의 조건은, 상기 방전 조건에 준했다.
(1) 진공 아크 플라즈마 방전 개시 시의 진공도
시료로서 GS?3c를 이용하여, 진공 아크 플라즈마 방전 개시 시의 진공도를 바꾸어 당해 처리를 실시한 것에 대해서 산소 분석을 행했다. 그 결과, 5Pa이상 35Pa이하의 진공도에 있어서, 오차는 ±2ppm이내가 되어, 요구를 만족하는 분석 정밀도가 얻어졌다.
[표 1]
Figure pct00001
(2) 진공 아크 플라즈마 방전 시간
시료로서 GS?3c를 이용하여, 진공 아크 플라즈마 방전 시간을 바꾸어 그 처리를 실시한 것에 대해서 산소 분석을 행했다. 또한, 방전은 시료 표리면에 대하여, 각각 같은 시간만큼 실시했다. 그 결과, 합계 방전 시간이 0.2초 이상 1.2초 이하에 있어서, 오차는 ±2ppm이내가 되어, 요구를 만족하는 분석 정밀도가 얻어졌다. 1.4초 이상에서는 처리 후의 시료 온도가 특히 높았던 것으로부터, 시료 표면이 재산화한 것으로 생각된다.
[표 2]
Figure pct00002
(3) 방전 횟수
시료로서 GS?3c를 이용하여, 진공 아크 플라즈마 방전 횟수를 바꾸어 그 처리를 실시한 것에 대해서 산소 분석을 행했다. 또한, 방전은 시료 표리면에 대하여, 각각 동일한 횟수만큼 실시했다. 그 결과, 합계 4회 이하에서는, 오차가 ±2ppm이하가 되어, 요구를 만족하는 분석 정밀도가 얻어졌다.
[표 3]
Figure pct00003
(4) 아크 플라즈마 출력 전류
시료로서 GS?3c를 이용하여, 진공 아크 플라즈마 처리에 있어서의 출력 전류를 바꾸어 그 처리를 실시한 것에 대해서 산소 분석을 행했다. 그 결과, 15A 이상 55A 이하의 범위에 있어서, 오차는 ±2ppm이하로 되어, 요구를 만족하는 분석 정밀도가 얻어졌다.
[표 4]
Figure pct00004
(5) 진공 아크 플라즈마 처리 후의 시료 유지 분위기
시료로서 GS?3c를 이용하여, 진공 아크 플라즈마 처리 후, 산소 분석 장치에 투입할 때까지, 시료를 유지하는 분위기를 바꾼 것에 대해서 산소 분석을 행했다. 그 결과, 처리 후의 시료를 대기와 접촉시킨 경우, 오차는 ±2ppm을 초과하여, 요구를 만족하는 분석 정밀도는 얻을 수 없었다.
[표 5]
Figure pct00005
(6) 시료 형상
형상, 산소 함유 농도가 상이한 시료를 준비하고, 표준 조건에서 진공 아크 플라즈마 처리한 후, 산소 농도를 분석했다. 별도, 동일한 강괴의 가능한한 근방으로부터 채취한 시료를, 종래의 방법, 즉 시료 표면을 줄로 연마한 후, 산소 분석에 제공하여 얻어진 분석치를, 함유 농도로서 비교했다.
그 결과, 시료의 표면적(S)과 체적(V)의 비 S/V가 본 발명의 범위에 있는 경우, 즉 1.05이상 1.30이하인 경우, 함유 농도와 잘 일치하고, 오차가 ±2ppm이내로 들어가, 요구를 만족하는 분석 정밀도가 얻어졌다.
[표 6]
Figure pct00006
이상의 검토 결과에 의해, 본원 발명의 과제 중, 청구항에 규정하는 조건 하에서 시료를 처리, 분석함으로써, 분석치의 정밀도에 관한 과제가 해결되는 것이 명백해졌다.
(실시예 2)
용강으로부터 채취한 강괴를 준비하고, 실시예 1에서 기재한 표준 조건에서 산소 분석했다. 그 결과를 표 7에 정리하여 표시한다.
조건 1은, 종래법, 즉, 강괴로부터 기계 가공에 의해 채취한 시료 표면을 줄로 연마한 후, 산소 분석에 제공하는 경우인데, 시료 가공 및 전 처리에 장시간을 요하기 때문에, 분석 소요 시간은 요구를 만족하지 않는다.
조건 2, 3에서는, 자동 기계 가공(절단에 의한 슬라이스편 제작 및 천공 가공)에 의해 시료를 제작하고, 전처리에는 진공 아크 플라즈마 처리를 적용했다. 조건 3, 즉, 도가니의 교환, 전극의 청소 및 「빈 담금질」처리를 선행시킨 경우(표 중에서는 「도가니 등 선행 조작 있음」이라고 기재)만, 분석 소요 시간은 4분 이하로 되어, 요구를 만족했다.
또한, 분석에 소요되는 시간은, 분석 장치(메이커, 형식)나 분석 조건의 상세 설정에 의존하여 다소 증감하지만, 도가니를 선행하여 교환, 빈 담금질함으로써 분석 시간의 단축을 도모하는 본 발명의 효과를 손상시키는 것은 아니다.
[표 7]
Figure pct00007
이상에서, 제강 조업에 있어서, 정련 도중의 용강으로부터 응고괴를 채취하고, 기계 가공에 의해 성분 분석용 시료를 제작한 후, 시료 중에 함유되는 산소 농도를 분석하고, 분석 결과를 참조하여 그 용강의 성분 조정 조작에 반영시키는 일련의 공정에 적용하기 때문에, 산소 분석 기술에 요구되는 분석 정밀도의 개선, 분석 시간의 단축에 관련된 과제를, 본 발명에 의해 해결할 수 있었다.
1 : 전처리 장치 2 : 산소 분석 장치
3 : 처리전 시료 투입구 4 : 격리 밸브
5 : 전처리가 끝난 시료 투입구 6 : 가대
7 : 리프터 8 : 연결관
9 : 전처리가 끝난 시료 도중 취출구

Claims (1)

  1. 철강 시료를 흑연 도가니에 넣어 불활성 가스 중에서 가열 융해하고, 발생한 일산화탄소 또는 이산화탄소 중 어느 하나 혹은 양쪽의 적외선 흡수도로부터 이 시료 중의 산소 농도를 측정하는 방법으로서,
    상기 시료 표면의 산화 피막을 제거, 청정화하는 전처리로서 진공 아크 플라즈마 처리를, 아크 플라즈마 방전 개시 시의 진공도를 5Pa이상 35Pa이하 또한, 아크 플라즈마 출력 전류를 15A이상 55A이하로 하는 조건 하에 있어서,
    용강으로부터 채취한 강괴에 대하여, 높이 1.5㎜이상 7㎜이하, 표면적(S)과 체적(V)의 비(S/V)가 1.05이상 1.30이하가 되도록 기계 가공하여 얻은 소편을 시료로 하고,
    상기 아크 플라즈마 방전을 상기 시료에, 합계 4회 이하이며, 또한 합계 처리 시간으로서 0.2초 이상 1.2초 이하 실시한 후,
    이 시료를 대기와 접촉시키지 않고, 직접, 분석 시의 온도보다도 높은 온도에서 가열, 청정화한 후, 분석하는 온도로 낮추어 대기시킨 흑연 도가니에 투입하는 것을 특징으로 하는 철강 중 산소 분석 방법.
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